对几个趣味实验的探究*

李旭娃 伏军贤 吴小平 许洁

摘要： 对“烧不坏的手绢”实验、“黑面包”的制作实验作了改进探究，得出优化的实验条件并作相关的说明。根据碘在水、煤油、四氯化碳中的颜色不同以及碘在这些溶剂中的溶解度不同，探究设计了一个三层色的趣味实验。改进经典的银镜反应，探究设计了凸面镜、凹面镜、平面镜的制作实验。

关键词： 趣味实验; 烧不坏的手绢; 黑面包实验; 碘的萃取; 镜面制作

文章编号： 10056629（2020）12006103

中图分类号： G6338

文献标识码： B

在化学教学中，化学实验能够设置问题情境，启发学生思维，对问题的探究层层深入，使认识不断提高。化学实验中的奇特现象，有很强的吸引力，往往会使学生欢呼雀跃，兴奋异常。不仅能激发学生的学习兴趣，而且能产生强烈的求知欲望和探究欲望。因此，成功的化学趣味实验，能形成热烈的教学场面，在欢快的氛围中完成教学任务，达到教学目的。

然而，在化学课上又常会出现实验失败的情况，无法产生实验效果，还会出现尴尬的场面，影响教学的顺利进行。因此，对这些实验必须进行深入的研究和改进。以

下就一些趣味实验的改进及创新作一些介绍。

1对两个趣味实验的改进

有些化学实验要在特定环境及条件下才能成功。这类实验按照文献资料中的叙述进行，常会出现失败的现象。

1.1“烧不坏的手绢”实验

沪教版初中化学教材[1]中有一个“烧不坏的手绢”的有趣实验： 将20mL 95%的酒精和10mL的水混合。将一块棉布手绢浸入配好的混合液中，浸透取出，轻轻拧干，用坩埚钳夹持，在酒精灯上点燃，并轻轻抖动手绢。火焰熄灭后，观察手绢的变化，说明其原因。

笔者按照教材中的要求进行实验，结果手绢常烧出孔洞，边缘出现焦黑，这是什么原因呢？

酒精易燃而水不能燃烧。点燃时，酒精燃烧放出的热量，加快了酒精的挥发，也促进了水的挥发。而酒精和水的挥发会吸收热量，降低了手绢的温度，可使其温度达不到着火点。在教材及很多资料中，95%的酒精与水的混合比例一般都是2∶1。但笔者从自己的实验中发现，当以2∶1混合时，酒精比例是略偏高的，手绢被烧坏的几率较大。当以2∶1.6混合时，酒精比例又太低，常不易引燃。在以2∶1.5、 2∶1.4、 2∶1.3等比例混合时，则可以放心、大胆地进行操作，实验能成功而又不会出现手绢被烧坏的情况。

棉质手绢的毛细作用比丝质的更强，吸水性更好，同时，将手绢浸泡取出后，不要拧得太干，可使火焰更大，持续的时间更长，更具有吸引力。

1.2“黑面包”的制作实验

很多版本的高中老教材[2]以及现行高中教材[3]中，都有这样一个实验： 向200mL烧杯中加入20g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀，然后加入15mL浓硫酸，迅速搅拌，观察现象。按照蔗糖和浓硫酸的这一比例，在不同条件下实验会得到不同的结果。

1.2.1用量对实验的影响

实验1（室溫12℃）向100mL烧杯中加入10g蔗糖，5滴水，搅拌均匀，然后加入7.5mL浓硫酸，迅速搅拌，观察现象。结果变为黑色粘稠的混合物。再静置较长时间，在其表面有很多小气泡被混合物所裹挟，而混合物并没有明显膨胀，即“黑面包”未能制得。这可能是由于反应物用量太少所致[4]。因此，又进行了下列实验。

实验2（室温12℃）向100mL烧杯中加入20g蔗糖，10滴水，搅拌均匀，然后加入15mL浓硫酸迅速搅拌。结果黑色粘稠物很快膨胀，形成“黑面包”。多次实验都是如此。但由于反应物用量过多，有少量黑色混合物流到了烧杯外。

实验1和实验2说明，蔗糖与浓硫酸的混合物能否膨胀（即“黑面包”能否形成），与反应物用量的多少有关，用量越多，混合物越易发生膨胀。这是因为反应物用量越多，放出的热量越多，混合体系的温度越高。

1.2.2温度对实验的影响

对于“黑面包”的制作，分别在冬、夏不同的季节中用相同用量的反应物进行实验对照，在夏季都获得了成功，而在冬季多次出现了失败现象。因此，又在具体不同的温度条件下进行了探究。

实验3（室温7℃、蔗糖、浓硫酸、水及烧杯等仪器都是在7℃的室内久置的。下同）（1）向100mL烧杯中加入20g蔗糖、10滴水，搅拌均匀，再加入15mL浓硫酸，迅速搅拌，结果未能发生膨胀。（2）向100mL烧杯中加入20g蔗糖、10滴水，一边搅拌，一边用酒精灯微热，使混合体系的温度升到20℃以上，然后加入15mL浓硫酸，迅速搅拌，结果混合物发生了膨胀，形成了“黑面包”（混合物同样流出了烧杯外）。

既然20g蔗糖、15mL浓硫酸、10滴水混合后在100mL烧杯中发生膨胀时混合物会流出烧杯外，那么反应物用量能否再减少些呢？

实验4（室温7℃）向100mL烧杯中加入18g蔗糖、9滴水，一边搅拌一边用酒精灯微热，使混合体系的温度升到20℃以上，然后加入13mL浓硫酸，迅速搅拌，结果混合物发生了膨胀，形成了“黑面包”。

实验3说明，蔗糖与浓硫酸混合后能否形成“黑面包”，与环境温度有很大的关系。环境温度相对越高，实验越易成功。即在不同的地区、不同的季节，环境温度相差较大的相同用量的实验，不一定能得到相同的结果[5]。实验4说明该实验反应物用量还能减少些。

该实验在100mL烧杯中，以蔗糖18～20g、水9～10滴、浓硫酸13mL为宜;在200mL烧杯中，一般用大于18g的蔗糖与大于13mL的浓硫酸（例如用20g蔗糖、10滴水与15mL浓硫酸混合）为宜。从温度来说，环境温度高于20℃最为适宜。当低于15℃时，为了保证混合物能够膨胀，应对烧杯及其中的蔗糖和水进行微热（用酒精灯或热水浴），然后进行后续操作。

2几个创新趣味实验的设计

2.1碘在不同溶剂中的颜色

在高中教完卤族元素及相似相溶原理之后，可以通过化学课外活动或兴趣小组活动等形式进行下列实验。

取2支小试管，分别编为1号、2号。（1）向1号小试管中加入一粒芝麻大小的碘，再加入少量水，振荡，得到浅黄色溶液;再向其中加入比水多的酒精，振荡后，得到棕色溶液（随酒精比例大小的不同其颜色不同）。（2）取2mL该棕色溶液于2号试管中，向其中一次性加入1mL四氯化碳，再一次性慢慢加入1mL煤油，静置后形成三层溶液： 上层无色，中间棕色，

下层无色;然后放入热水浴（盛开水的烧杯）中，静置6～8分钟取出，其颜色发生了很大的变化： 上层橘红色，中间金黄色，下层紫红色（各层的颜色随静置时间长短的不同而不同，但都很成功），界面分明，色泽鲜艳，清晰透明，光彩夺目。

此实验涉及的可供学生探究的问题： （1）密度的大小关系： 四氯化碳、水、煤油的密度依次减小。（2）相似相溶现象： ①四氯化碳分子和碘分子都是非极性分子，碘易溶于四氯化碳，水中的碘能被四氯化碳萃取出来;②水分子和酒精分子都是极性分子，水和酒精相互易溶;③酒精是有机物，而且分子极性小，碘易溶于酒精中。（3）互不相溶现象： 有机物和无机物性质相差较大，①煤油与水互不相溶;②水与四氯化碳互不相溶;③煤油与四氯化碳相互易溶，但因中间水的隔离而不能相遇，故无法相溶;④水分子是极性分子，碘在水中的溶解度很小。

2.2面镜的制作

银镜反应是一个经典而有趣的实验，有关的研究文章及配方多有介绍[6]，下面介绍各种面镜的制作。

2.2.1凸面镜的制作

向烧杯中加入开水，使水面离杯口约1.5cm，在杯口放一直径为6cm的干燥洁净的表面皿（凹面朝上）。向一试管中加入1mL 2%的AgNO3溶液，再逐滴加入1mL 2%的氨水溶液，边滴加边摇动。然后加入1mL 10%的葡萄糖溶液，充分振荡后倒入表面皿中。用酒精灯加热烧杯，使水缓慢沸腾。当表面皿中的混合物出现黑褐色时，移去酒精灯，静置约10分钟。取下表面皿，倒去混合液，用水冲洗，便得到一个光亮银白的凸面镜，可以清晰地照出自己的头像。

2.2.2凹面镜的制作

取一个直径为9cm的表面皿，在凹面边缘上放3个厚约1～2mm，长、宽都略小于1cm的橡皮块（可以从学生用橡皮擦上切取），使其大致位于正三角形的三个顶点上，用透明胶带粘住。向一试管中加入2mL 2%的AgNO3溶液，再逐滴加入2mL 2%的氨水溶液，边滴加边摇动。再加入2mL 10%的葡萄糖溶液，充分振荡。向一烧杯中加入开水，使水面离杯口约1.5cm，将表面皿（凹面朝上）放在杯口上。将试管中的混合液的大部分倒入表面皿中。再将一个直径为9cm的表面皿（凹面朝上）放在其上的3个橡皮块上，使表面皿的凸面与液体接触（为有适当多的接触，预先要做好调试）。用酒精灯加热烧杯，使其缓慢沸腾，当混合液中出现黑褐色时，移去酒精灯，静置约10分钟。取下上面的表面皿，用水冲洗凸面，便得到一个光亮洁净的凹面镜，照镜时，可看到自己缩小倒立的头像。

2.2.3平面镜的制作

向一烧瓶中加入开水，使水面离杯口约1.5cm，在杯口放一块干燥洁净的玻璃片（要求水平）。向一试管中加入1mL 2%的AgNO3溶液，同上配制银氨溶液，再加入1mL 10%的葡萄糖溶液，振荡。用洁净、蘸有少量水的毛笔在玻璃片上涂上一个圆面（涂湿的部位可以消除水的表面张力，便于液体扩散）。将试管中的混合液吸出，滴在涂湿的圆面上（不要滴得太多，以防流到圆面外）。用酒精灯加热烧杯，当混合物出现黑褐色时移去酒精灯静置10～15分钟，取下玻璃片，倒掉混合液，用水冲洗，得到一个平面镜，照镜时可以清楚地看到自己的头像。

面镜制作的反应原理为[7]：

Ag++NH3·H2OAgOH↓+NH+4

AgOH+2NH3·H2O[Ag（NH3）2]++OH-+2H2O

R-CHO+2[Ag（NH3）2]++2OH-

R-COO-+NH+4+2Ag↓+3NH3+H2O（其中的R為葡萄糖分子结构中去掉醛基后的部分）

教材中乙醛、葡萄糖发生的银镜反应实验一般都是在试管中进行的。而这里利用银镜反应原理制得的面镜，能够使学生看到自己的头像。将学生所学的知识成功地与生活实际相联系，比试管中的实验更有吸引力、更能激发创新意识、更能获得成就感，让学生倍感有趣，倍受鼓舞。

作为化学教师，一定要有毅力、有耐心，注重做好每一个实验，坚持不懈，练就过硬的基本功，熟练掌握操作技巧。对于失败的实验要分析其原因，对于成功的实验，要考虑能否改进，还要尽可能地开展创新实验的研究，使实验教学、趣味实验发挥更大的作用。

参考文献：

[1]王祖浩主编. 义务教育教科书·化学（九年级上册）[M]. 上海： 上海教育出版社， 2017： 93.

[2]人民教育出版社化学室. 全日制普通高级中学教科书·化学（必修）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2003： 130.

[3]宋心琦主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学1[M]. 北京： 人民教育出版社， 2007： 101.

[4]曾红， 张艳. “黑面包”实验的改进[J]. 化学教学， 2001， （9）： 45～46.

[5]高飞. 浓硫酸使蔗糖脱水实验的改进与创新[J]. 化学教学， 2018， （6）： 66～67.

[6]王秀阁. 银镜反应和后续处理的实验改进[J]. 化学教学， 2015， （4）： 61～63.

[7]人民教育出版社化学室. 全日制普通高级中学教科书·化学（必修加选修）（第二册）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2003： 165.